石英玻璃合成爐的CFD仿真.pdf

1、大型激光系統(tǒng)在激光傳輸過程中光路長、光學(xué)表面多，如果光學(xué)元件折射率不均勻，會(huì)由于積累作用而產(chǎn)生較大的靜態(tài)波前誤差，從而影響激光系統(tǒng)輸出光束的質(zhì)量，造成激光裝置的輸出能力達(dá)不到裝置的設(shè)計(jì)要求。光學(xué)元件的折射率均勻性不僅取決于加工精度，還受到材料本身的制約。石英玻璃作為光學(xué)元件的重要材料，其光學(xué)均勻性受溶解其中的根離子濃度和制備時(shí)的溫度及冷卻速率影響。石英玻璃制備工藝采用化學(xué)氣相沉積(CVD)法在合成爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)，合成爐的工作過程涉及到復(fù)雜的物

2、理化學(xué)過程，如湍流、燃燒、輻射、兩相流等等，對(duì)其精確模擬較為困難。目前國外對(duì)石英玻璃的CFD仿真已經(jīng)做了若干工作，而國內(nèi)卻鮮有研究。
　　本文采用商業(yè)軟件STAR-CD對(duì)石英玻璃實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備和工藝進(jìn)行了CFD數(shù)值模擬，并且通過編寫用戶程序優(yōu)化了軟件的擴(kuò)散模型和輻射模型。模擬結(jié)果輸出了料頭表面溫度和各主要組分摩爾分?jǐn)?shù)，并通過CHEMKIN軟件進(jìn)一步計(jì)算出料頭表面根離子濃度分布。燃燒器、合成爐的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)以及生產(chǎn)工藝參數(shù)決定石英玻璃光學(xué)